微波诱变育种

1 微波诱变的原理
非热效应，即在电磁波的作用下，特别 是在低强度、长时间的弱电磁场的作用下， 生物体不产生明显的温升，或产生的温升是 在生物体自身温度自然起伏的范围内，可以 忽略其变化，但却可以产生强烈的生物响应， 使生物体内产生各种生理、生化功能的变化， 并表现出频率和功率的选择性。 由于微波这两种效应的存在，从而可以 引起生物体产生一系列的正突变效应或副突 变效应。
辐射诱变作用阶段
从上述三个可能发生的阶段来看，化学 变化及生物学变化的发生并非是必然的。 当受辐射部位得到的能量较小时，可能 只发生物理作用阶段，而不导致生物学变化， 这也就说明了为什么正常的日光照射并不能 诱发生物产生变异，也是生物稳定遗传的基 本保障。
1 微波诱变的原理
微波辐射属于一种低能电磁辐射, 具有 较强生物效应的频率范围在 300 MHz-300 GHz， 这种生物效应包括热效应和非热效应两种。 热效应是指一定频率和功率的电磁辐射 照射在生物体上，引起局部温度上升，从而 引起一些生理生化反应，甚至死亡。
5 小结
另外，在微生物诱变育种研究中，除了 产能或活性等与育种目的直接相关指标的改 善或优化以外，选育所得优选菌株的遗传稳 定性如何是体现相关研究结果实用价值如何 的一个重要指标。迄今研究报道表明，通过 微波诱变选育获得的微生物优选菌株大多都 具有很好的遗传稳定性，有些还在中试以及 大生产中获得成功。
4 微波诱变的应用
4 微波诱变的应用
朱莉娜等人采用微波诱变技术对酿酒酵 母进行诱变处理，经遗传稳定性及发酵试验 表明新菌株高级醇产量没有明显波动，且在 基础性能测试中无较大差异，获得了低产高 级醇啤酒酿酒酵母新菌株 。
4 微波诱变的应用
徐伟等人采用带水循环冷却器的微波装置，在低 功率微波条件下，对干酪乳杆菌鼠李糖亚种进行诱变 处理，在微波功率为 400W、辐射时间 3min 的诱变条 件下得到一突变菌株 ，其 L-乳酸产量为 115.8g/L，比 原始菌株 提高了 58.0%。
2 微波诱变育种特点
优点 ： 设备简单、操作方便 辐射损伤轻、安全 方法易行 诱变效果比传统的理化因子好 缺点： 某些菌单一采用微波进行诱变的效果不是很 理想 。
2 微波诱变育种特点
一般认为诱变致死率只与诱变剂量有关， 而在微波诱变中发现单孢子悬液水浴辐照处理 180s致死率达95％以上，由此认为致死率不仅受 辐照剂量的影响，而且受瞬时强烈热效应的影响， 直接辐射处理时，微波引起分子间强烈震动和摩 擦产生热能，导致微生物在未接受到足够损伤造 成突变的照射量之前，由于蛋白质变性，酶失活， 孢子死亡，致死率增大。这种瞬时强烈热效应 的影响被一些实验得以证明。
辐射诱变作用阶段
（一）物理作用阶段
生物有机体内的遗传物质某分子部位受 到不同能量辐射后，可能产生不同的核物理 效应。而当受到的辐射能量足以使该电子脱 离原子核吸引，则会导致“离子对生成”。
辐射诱变作用阶段
（二）化学反应阶段
当被照射后的遗传物质分子失去电子或 得到电子后，则形成“离子对”及“自由 基”，其活跃程度大大增强，带不同电荷的 基团极有可能发生分解或聚合反应，从而导 致新的化学成分产生。
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4 微波诱变的应用
控制微波连 续功率为 400W， 辐射时间越长菌 体的存活率越低， 突变率随微波辐 射剂量的增加而 增加， 但超过一 定剂量正突变率 下降。
4 微波诱变的应用
（二）复合诱变育种 兰世乐等人以纤维素酶产生菌TP1202为 出发菌株，通过微波诱变和硫酸二乙酯、氯 化锂诱变剂进行诱变，选育到1株纤维素酶高 产菌株AS5 。在适宜条件下，其产生的羧甲基 纤维素酶活力( CMC ) ，滤纸酶活力( FPA ) 和 棉 花 糖 酶 活 力 分 别 是 出 发 菌 株 的 107% 、 152.4 % 和 140.5% 。
辐射诱变作用阶段
（三）生物学阶段
当遗传物质本身受到辐射后，电离和分 子重组的结果可能导致DNA断裂、交换、畸 变，直接影响了DNA复制或碱基序列改变， 从而导致遗传上的变异，人们往往称这种效 应为“直接效应”。
辐射诱变作用阶段
有时这种电离现象和离子对形成不是直 接发生于DNA分子上，而是与之相邻的分子 或水分子，从而产生具有强氧化或还原能力 的基团。这些基团进一步作用于遗传物质， 引发DNA的各种异常，人们常称这种效应叫 “间接效应”。
3 微波诱变育种的一般操作方法
（一）孢子悬液的制备（以宇佐美曲霉为例 ） 取恒温箱内30℃下培养4d的菌种斜面， 用0.85%的生理盐水洗下孢子，置于无菌并盛 有玻璃珠的三角瓶中，在210r/min 的旋转式 摇床上振荡5h，使孢子活化和分散，然后用 生理盐水将孢子悬液稀释到106 个/mL，得孢 子悬液备用 。
3 微波诱变育种的一般操作方法
（二）微波诱变 吸取制得的孢子悬液注入底部平整的平 皿中每个平皿的悬液量为10mL，调微波炉功 率为700W，脉冲频率为2450MHz，按不通的 处理时间（一般小于1min) ，对孢子悬液进行 辐照处理。然后分别从每个平皿中取出的 0.1mL菌悬液，进行适当稀释，得到不同稀释 度的菌悬液。
微波诱变育种
主要内容
1 微波诱变的原理 2 微波诱变的特点 3 微波诱变育种的一般操作方法 4 微波诱变育种的应用 5 小结
引言
诱变育种是在人为的条件下，利用物理、 化学、生物因素，诱发生物产生突变，从中 选择培育成动植物和微生物的新品种。 物理诱变中应用较多的是辐射诱变，即 用α射线、β射线、γ射线、Χ射线、中子和其 他粒子、紫外辐射以及微波辐射等物理因素 诱发变异。
4 微波诱变的应用
4 微波诱变的应用
邵颖等人以一株绿色产色链霉菌为出发 菌株，依次通过软X射线、低能离子束诱变、 紫外线照射和微波诱变手段对菌株进行复合 诱变，得到一株对产气荚膜梭状芽胞杆菌具 有较强抑制活性的菌株，且该菌株的遗传特 性稳定。对菌株进行抑菌试验发现，该菌株 液体深层发酵菌丝体的丙酮提取物的抑菌活 性与出发菌株相比提高了101.42％。
4 微波诱变的应用
4 微波诱变的应用
5 小结
微波诱变作为一种比较新兴的非电离电 磁辐射物理诱变育种技术，与紫外诱变、化 学诱变等经典的人工诱变育种技术相比，对 微生物进行诱变育种的相关实验技术方法尚 不十分成熟。对微生物的微波诱变育种研究 现今仍处于对实验方法、诱变条件、相关参 数和诱变影响因子等相关各种因素的探索研 究阶段。
3 微波诱变育种的一般操作方法
（三）筛选 吸取上述稀释后的菌悬液0.3mL涂布分 离培养基平板，然后置于30℃恒温箱培养3d。 活菌计数，计算致死率。以分离平板上透明 圈直径和菌落直径的比值作为初筛标志，挑 取比值大的菌落在斜面上传代3次，然后进行 摇瓶发酵复筛。
4 微波诱变的应用
（一） 微波诱变 童英凯等人采用微波诱变方法对黄霉素 产生菌进行诱变处理，利用菌株抗自身代谢 物的特征，在添加高浓度的黄霉素的分离培 养基上选育获得比出发菌株单位提高的突变 株 sg2 - M - 2，效价比原始菌株提高了 6. 2 倍。